Kan ett nytt EEG-baserat verktyg förutsäga postoperativt delirium och kognitiv dysfunktion?

I takt med att befolkningen åldras och medicinska framsteg görs, opereras nu många äldre patienter som tidigare inte skulle ha varit operationskandidater. Hos denna grupp av äldre patienter är hjärndysfunktion efter anestesi och kirurgi väl igenkänd och kategoriserad i två distinkta kliniska enheter; Postoperativ kognitiv delirium (POD) och postoperativ kognitiv dysfunktion (POCD).

Delirium är en akut och fluktuerande försämring av uppmärksamhet åtföljd av antingen en förändring i kognition eller upphetsning och diagnostiseras ofta av kriterier fastställda i Confusion Assessment Method (CAM). Delirium kan uppträda som hypoaktivt (minskad vakenhet, motorisk aktivitet och anhedoni), som hyperaktiv (upprörd och stridbar) eller som blandade former. Ålder och typ av operation är de största riskfaktorerna.

Postoperativ kognitiv dysfunktion (POCD) är en term som används för att beskriva subtila förändringar i kognition, såsom minne och exekutiva funktioner. De vanligaste problemen är minnesstörningar och försämrad prestationsförmåga vid intellektuella uppgifter. I svåra fall kan det leda till oförmåga att utföra dagliga funktioner. De rapporterade incidenssiffrorna för postoperativ kognitiv dysfunktion varierar beroende på vilken grupp patienter som studeras, definitionen av POCD som används, testerna som används för att fastställa diagnosen och deras statistiska utvärdering, tidpunkten för testning och valet av kontrollgrupp. Diagnosen av POCD är beroende av användningen av neuropsykologiska tester, inklusive; visuellt verbalt inlärningstest, baserat på Reys auditiva återkallande av ord, konceptförskjutningstestet, baserat på spårbildningstestet från Halstead och Reitans neuropsykologiska testbatteri, Stroop färgordinterferenstest, bokstavssiffrig kodning, baserat på symbolen -siffrig ersättningsuppgift från Wechslers intelligensskalan för vuxna och testet med fyra lådor. I en stor prospektiv multicenter kohortstudie fann man att närvaron av kognitiv dysfunktion 3 månader efter icke-hjärtkirurgi var associerad med en ökad dödlighet. Vidare hade patienter med kognitiv försämring efter 1 vecka en ökad risk att lämna arbetsmarknaden i förtid och en högre prevalens av tid som fick sociala transfereringar. Mekanismerna som leder till kognitiv försämring efter anestesi och operation är ännu inte helt klarlagda. Riskfaktorerna för att utveckla POCD är relaterade till patientens egenskaper, typ av operation och narkoshantering.

Kardiovaskulär, andnings-, lever- och njurinsufficiens är alla förknippade med nedsatt hjärnprestanda. Det är teoretiskt uppenbart att en adekvat intraoperativ syretillförsel för alla vitala organ är avgörande om postoperativ cerebral dysfunktion ska undvikas. Casai et al fann att hjärnans desaturation (rSO2-minskning <75% av baslinjen) inträffade hos 40% av äldre patienter efter icke-hjärtkirurgi, och den cerebrala desaturationen var kopplad till en hög förekomst av POCD. En nyligen genomförd systematisk översikt visar att minskningar av cerebral syremättnad (rSO2) under hjärtkirurgi kan indikera felställning av CPB-kanylen, särskilt under aortakirurgi. Men bara svaga bevis kopplar låg rSO2 under hjärtkirurgi till POCD.

POCD är ett välkänt kliniskt fenomen av multifaktoriellt ursprung; emboli, hypoperfusion, inflammation och patientens preoperativa cerebrala dysfunktion Noggranna kirurgiska och anestesiologiska tekniker är viktiga för att förebygga komplikationer och hålla risken för POCD till ett minimum.

EEG är en elektrofysiologisk övervakningsmetod som används för att registrera elektrisk aktivitet i hjärnan, inklusive normal och onormal aktivitet. Under de senaste åren har ett flertal kliniska studier utförts för att utvärdera om användningen av intraoperativ elektroencefalografi (EEG) för att kontrollera djupet av anestesi har någon effekt på POCD.

Nyligen bekräftades det att intraoperativ neuroövervakning för djup av anestesi är associerad med en lägre incidens av delirium. Det är dock inte relaterat till förekomsten av POCD. Den vanligaste tillgängliga monitorn för anestesidjup är Bispectral index, som utvecklades för mer än 20 år sedan. Enhetens utsignal baseras på elektroencefalografiska (EEG) signaler från frontalloben (övervakar hjärnaktivitet) i kombination med elektromyografiska (EMG) vågor (övervakar muskelaktivitet). BIS producerar ett tal som sträcker sig från 0 -100, vilket matchar patientens medvetandenivå (vaken, sövd eller medvetslös) under GA. Det finns två huvudproblem med BIS-enheten: (1) Den analyserar EEG och EMG utan förmåga att skilja den neuronala aktiviteten från muskelaktiviteten. Sålunda, när neuromuskulärt blockerande läkemedel (NMBD) används, påverkas poäng producerade av BIS av bristen på muskelaktivitet och indikerar felaktigt ett tillstånd av medvetslöshet (brist på neuronal aktivitet) även om inga hypnotiska läkemedel användes, och (2 ) BIS baseras enbart på frontala elektroder och övervakar inte posterior aktivitet. Således får anestesimediciner med mer bakre effekt (som ketamin) en falsk poäng av BIS-apparaten. Följaktligen kan BIS-systemet användas bättre som ett sätt att spåra specifika anestesimediciner och inte som ett universellt sätt att övervaka medvetslöshet.

Trots dess begränsningar var överanestesi som övervakades av BIS åtminstone korrelativ med POD (men inte med POCD). Därför är det hoppfullt att en ännu mer exakt utvärdering av nivån av anestesi kommer att förbättra POD-prediktionen (och därmed förebyggandet) ytterligare. Å andra sidan ger mätningen av anestesidjupet i sig inte tillräcklig förutsägelse för POCD. I POCD har en stor roll tilldelats hippocampusskador.

Utredarna har nyligen visat att tillfälliga hippocampala avbrott manifesteras av interhemisfärisk desynkronisering, som känns igen av vår nya algoritm, som övervakar elektrofysiologiska markörer för uppmärksamhet och perception. Denna algoritm baserades på en tidigare uppsättning studier, som visade förmågan att bryta ner hela EEG/ERP-provet med flera elektroder till en överlagring av uppmärksamhets- och perceptionsprocesser, spridda i rymden (över hårbotten) och tid (hundratals millisekunder) . Vår algoritm är unik i förmågan att extrahera den nödvändiga perceptuella och uppmärksamhetsinformation som indikerar djup av anestesi och hemisfärisk skada (manifesterad av interhemisfärisk desynkronisering) i realtid var 30:e sekund och med en minimal elektroduppsättning, bestående av 6 elektroder.

Syften med denna proof of concept-studie är: (i) att ta reda på om interhemisfärisk desynkronisering av uppmärksamhetsprocesser är associerad med POCD; (ii) för att ta reda på om nivån av anestesi är kopplad primärt till POD och sekundärt till POCD. För båda ändamålen använder forskarna en ny EEG-algoritm baserad på konceptet att övervaka perception och uppmärksamhet och deras interhemisfäriska synkronisering.